Долгожители обладают очень важной, но редкой мутацией. У них
повышена активность генов, которые позволяют реставрировать теломелы —
глобальные биологические часы жизни нашего организма.
Команда
исследователей из Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна,
входящего в Университет Ешивы (Albert Einstein College of Medicine of
Yeshiva University) в Нью-Йорке, получила убедительные доказательства
того, что длина теломер связана с продолжительностью жизни.
О
теломерах в последнее время говорят много, так как именно за их
изучение в этом году присуждена Нобелевская премия по физиологии и
медицине австралийке Элизабет Блекберн, американке Кэрол Грейдер и ее
соотечественнику Джеку Шостак. Тем не менее у теломер хватит загадок
еще для многих исследователей.
Защита с часовым механизмом
Теломеры — это
участки на концах хромосом. Их ДНК состоит из серии повторяющихся
фрагментов нуклеотидов (повторов), причем у всех позвоночных эти
повторы имеют одно и то же строение (ТТАГГГ). Теломеры
укорачиваются при каждом делении клетки и таким образом служат
счетчиком числа клеточных делений. Счетчик работает потому, что фермент
ДНК-полимераза, удваивающий ДНК при делении клетки, не может считывать
информацию с ее конца и каждая следующая копия ДНК становится короче,
чем предыдущая. После определенного числа циклов деление клетки
останавливается. Начинается процесс старения.
В хромосомах
теломеры выполняют защитную функцию — уберегают основную часть ДНК
хромосомы от повреждения. Но есть и защита для самих теломер — это
фермент теломераза. Он умеет достраивать повторы нуклеотидов на концах
ДНК и тем самым восстанавливать теломеры. Теломераза состоит из двух
основных частей: белковой (фермент ревертаза) и РНК, которая служит
матрицей для достройки. Существование механизма, компенсирующего
сокращение теломер, было теоретически предсказано в 1973 году Алексеем
Оловниковым.
Теломераза активна в стволовых и половых клетках, а
также в раковых. Считалось, что во взрослых дифференцированных клетках
она не работает. Но в последнее время выяснилось, что теломераза
включается и в них, но лишь при определенных условиях. Например, при
воздействии оксидативного стресса, который сильно поражает теломеры. В
этом случае теломераза восстанавливает теломеры до нормальной длины.
Неудивительно,
что, по представлению многих ученых, теломеры и теломераза тесно
связаны с процессом старения и с продолжительностью жизни. Но механизмы
этой связи еще не изучены.
Долгожители должны быть устроены по-другому
Команда
биологов под руководством доктора Джил Атцмон решила исследовать
теломеры долгожителей, чтобы понять, являются ли они более длинными, а
также каковы генетические предпосылки к этому. К тому же ученые хотели
понять, не наследуется ли данный признак.
Они исследовали
популяцию евреев ашкенази — это удобный объект для исследования,
поскольку популяция генетически однородна и хорошо изучена. Взяли
группу из 86 человек преклонного возраста (средний возраст 97 лет), при
этом они были в основном здоровы. Вторую группу (175 человек, средний
возраст 70 лет) составили потомки долгожителей. В контрольную группу
вошли 93 человека, также в среднем семидесяти лет, у которых в семьях
не встречалось долгожителей.
Изучали же исследователи два гена, связанных с активностью теломеразы: hTERT — ген белковой части, и hTERC — ген РНК-компонента.
Счастливые обладатели длинных теломер
Оказалось,
что долгожители, а также их потомки имели в среднем более длинные
теломеры, чем контрольная группа. В контрольной группе с возрастом
длина теломер сокращалась, а в группе долгожителей и их потомков такой
тенденции не оказалось. При этом интересно, что в контрольной группе
теломеры укорачивались с возрастом до 85 лет, а у более старших
неожиданно оказались длиннее. Ученые объясняют это тем, что до 86 лет
доживают не все, а именно обладатели более длинных теломер.
Так
как более длинными теломерами обладали не только долгожители, но и их
потомки, ученые сделали вывод, что этот признак в большой степени
передается по наследству. Вероятно, потомки долгожителей так же, как и
они сами, могут более эффективно надстраивать свои теломеры.
Обнаружилась
связь между длиной теломер и разными болезнями. У тех, кто страдал
повышенным давлением, диабетом и другими болезнями обмена, а также у
тех, у кого хуже работал мозг, средняя длина теломер меньше, чем у их
здоровых ровесников. Она оказалась также связана с липидным
обменом.Спасибо удачной мутации
Долгожительство встречается
нечасто, до 100 лет доживает один из 10 тысяч. Ученые предположили, что
долгожители могут быть носителями каких-то редких мутаций. Авторы
работы изучили все генетические вариации у трех групп испытуемых по
двум генам теломеразы. Редкий вариант гена hTERT встретился у 19 долгожителей и только у трех из контрольной группы. Этот редкий вариант усиливал работу гена hTERT, а это важнейший показатель активности теломеразы. Также у долгожителей нашлись два редких варианта гена hTERC.
Более
того, ученые показали, что у носителей редких вариантов гена длина
теломер оказалась большей, чем у других членов той же группы. Значит,
говорят они, у них эффективнее работал механизм надстраивания теломер в
ответ на повреждающие факторы окружающей среды.
Так что,
полагают авторы статьи в PNAS, гены теломеразы могут служить
показателем как длины теломер, так и долгожительства. А также влияют на
подверженность многим болезням.